En el Laboratorio de Redes Fotónicas del Departamento de Física (DFI) de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile, un cambio de enfoque - literalmente - abrió una nueva frontera experimental. Mientras trabajaban con un láser de femtosegundos diseñado para modificar el interior de obleas de vidrio, el equipo decidió probar algo distinto: dirigir el haz hacia una superficie. El resultado fue inesperado: "Nos dimos cuenta de que podíamos tallar micrométricamente el vidrio", explica el profesor Rodrigo Vicencio, académico del DFI y líder del equipo de investigación. Así, lo que hasta entonces era una herramienta para modificar materiales en profundidad, comenzó a comportarse como una diminuta broca de luz capaz de esculpir estructuras en la superficie.
El principio físico detrás de este avance radica en el uso de pulsos ultrarrápidos - del orden de los femtosegundos, es decir, menores que una millonésima de una millonésima de segundo - que permiten intervenir materiales sin generar daño térmico. Este tipo de láser, cuyo desarrollo fue reconocido con el Premio Nobel de Física en 2018, es capaz de realizar cortes extremadamente precisos, como los que se utilizan en cirugía ocular. En este caso, la misma lógica se traslada al vidrio, permitiendo "pulir o cortar una zona muy específica", sin afectar al resto del material.
La escala en la que trabaja este "lápiz de luz" resulta difícil de imaginar. Un cabello humano tiene un grosor promedio de unos 100 micrómetros (0,1 mm). El haz de láser utilizado en este laboratorio alcanza dimensiones cercanas a 1 micrómetro, es decir, alrededor de 100 veces más pequeño que un pelo. A esa escala, el equipo ha logrado fabricar microagujeros con profundidades cercanas a los 0,8 micrómetros, así como líneas y patrones más complejos en la superficie del vidrio.
"Es como tener una herramienta que nos permite escribir o tallar directamente sobre el material con una precisión extremadamente fina", señala Vicencio. Este control ha sido posible gracias al desplazamiento del vidrio con precisión nanométrica, lo que permite diseñar microestructuras a voluntad e incluso automatizar su fabricación mediante códigos computacionales.
Aplicaciones en astronomía y medicina
Las aplicaciones potenciales de esta técnica son diversas y de alto impacto. Entre ellas destacan la creación de rendijas de difracción - dispositivos que permiten separar la luz en distintos colores, fundamentales en astronomía para identificar, por ejemplo, la composición química de las estrellas -, así como el desarrollo de microcanales para microfluídica utilizados en medicina y en el estudio de sistemas biológicos.
A esto se suma la posibilidad de almacenar información directamente en el vidrio, tanto en su superficie como en su interior, abriendo nuevas alternativas para el desarrollo de sistemas de seguridad o almacenamiento de datos. El equipo también ha explorado el control del movimiento de gotas sobre superficies tratadas, lo que tiene implicancias en el diseño de materiales con propiedades específicas de mojado.
"Estos dispositivos también pueden servir para docencia, por ejemplo, en óptica, donde estamos desarrollando un prototipo de espectrógrafo para estudiantes de primer año de ingeniería", explica el investigador. Desde el punto de vista científico, el avance representa un salto en las capacidades experimentales para el Departamento de Física de la FCFM de la Universidad de Chile y también para el país.
Según destaca Vicencio, se trata del único laboratorio en Chile que actualmente puede desarrollar esta técnica con un alto grado de precisión. El proyecto es resultado de un trabajo colaborativo que incluye a estudiantes de postgrado como Lucas Hernández, Romina Abarca y Polette Parra, y forma parte de una línea de investigación que busca conectar la física fundamental con aplicaciones tecnológicas concretas para el país.
"Este nuevo avance se basa en nuestro desarrollo previo en el control de la técnica dentro del vidrio, y ahora la estamos extendiendo hacia la superficie para que pueda dialogar con otras áreas más aplicadas", concluye el profesor Rodrigo Vicencio. El desafío, ahora, es escalar estas capacidades y consolidarlas como una plataforma tecnológica, capaz de transformar un haz de luz en una herramienta de precisión para la ciencia y la ingeniería del futuro.